JPS60182127A - 光励起反応装置 - Google Patents
光励起反応装置Info
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- JPS60182127A JPS60182127A JP3594384A JP3594384A JPS60182127A JP S60182127 A JPS60182127 A JP S60182127A JP 3594384 A JP3594384 A JP 3594384A JP 3594384 A JP3594384 A JP 3594384A JP S60182127 A JPS60182127 A JP S60182127A
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- discharge
- cathode
- light
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、光化学反応を利用して薄膜形成やエツチング
等の試料の表面処理を行う光励起反応装置の改良に関す
る。
等の試料の表面処理を行う光励起反応装置の改良に関す
る。
近年、光エネルギによる化学反応を利用し、化合物ガス
を分解して半導体ウェハ、ガラス等の試料上に薄膜を形
成する方法が開発されている。この方法は光ＣＶＤと称
され、通常の薄皮形成法に比較し低温で膜形成ができる
ことや荷電粒子によるダメージがない等の特徴を有して
おシ、今後の薄膜形成技術において重要な位置を占める
ものとして注目されている。
を分解して半導体ウェハ、ガラス等の試料上に薄膜を形
成する方法が開発されている。この方法は光ＣＶＤと称
され、通常の薄皮形成法に比較し低温で膜形成ができる
ことや荷電粒子によるダメージがない等の特徴を有して
おシ、今後の薄膜形成技術において重要な位置を占める
ものとして注目されている。
また現在、ｖＬＳＩの微細加工技術の主流は、種々の反
応性ガスから生じるイオンを試料表面に垂直に入射させ
て、これをエツチングする反応性イオンエツチング（Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）と
呼ばれているものである。しかしこの方法では電子、イ
オンなどの荷電粒子を用いるため、基板損傷、静電破壊
などの照射損傷を生じ、これらの除去に苦慮しているの
が現状である。これに対して、最近、荷電粒子を用いな
い無照射損傷のドライエツチング技術として、紫外線な
どの光励起プロセスの研究が盛んに行われている。
応性ガスから生じるイオンを試料表面に垂直に入射させ
て、これをエツチングする反応性イオンエツチング（Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）と
呼ばれているものである。しかしこの方法では電子、イ
オンなどの荷電粒子を用いるため、基板損傷、静電破壊
などの照射損傷を生じ、これらの除去に苦慮しているの
が現状である。これに対して、最近、荷電粒子を用いな
い無照射損傷のドライエツチング技術として、紫外線な
どの光励起プロセスの研究が盛んに行われている。
これらの方法で用いられる光エネルギ、を放射するため
の光源としては、放電灯が一般的である。しかし、水銀
ラング等に代表される光化学反応用光源としての放電灯
には、（１）短波長の光を得るのが難しい、（ＩＩ）発
光強度が弱い、（ＩＩ＋）大面−積に均一な照射強度が
得にくい、などの問題点がある。特に、高強度の短波長
光が得られないため、薄膜形成においては反応ガス中に
水銀蒸気を混合させる水銀増感法を、エツチングにおい
ては、反応ガスとして塩素などのハロダンガスを用いな
ければならず、膜中への水銀の混入、公害や危険性など
の多くの問題点がある。
の光源としては、放電灯が一般的である。しかし、水銀
ラング等に代表される光化学反応用光源としての放電灯
には、（１）短波長の光を得るのが難しい、（ＩＩ）発
光強度が弱い、（ＩＩ＋）大面−積に均一な照射強度が
得にくい、などの問題点がある。特に、高強度の短波長
光が得られないため、薄膜形成においては反応ガス中に
水銀蒸気を混合させる水銀増感法を、エツチングにおい
ては、反応ガスとして塩素などのハロダンガスを用いな
ければならず、膜中への水銀の混入、公害や危険性など
の多くの問題点がある。
〔発明の目的〕
この発明は、高強度の短波長光が得られ、大面積に均一
な照射強度を得ることができる光源を用いて従来装置の
欠点を解決した光励起反応装置を提供することを目的と
する。
な照射強度を得ることができる光源を用いて従来装置の
欠点を解決した光励起反応装置を提供することを目的と
する。
本発明は、光励起反応装置の光源として、電子を放出す
る陰極とこの陰極との間に電界を形成する陽極を有する
放電容器、およびこの放電容器内に前記電界と直交した
磁界を印加する手段を備えた放電励起光源を用いたこと
を特徴とする。
る陰極とこの陰極との間に電界を形成する陽極を有する
放電容器、およびこの放電容器内に前記電界と直交した
磁界を印加する手段を備えた放電励起光源を用いたこと
を特徴とする。
本発明における光源では、電界と磁界の働きによシミ子
がらせん運動をするため、放電用ガス圧力を低くできる
。この結果、放電灯による光源と比較して、よシ短波長
の光を得ることができ、その発光強度も強くできる。さ
らに放電灯を多数配置しなくとも容易に大面積に均一な
照射強度が得られる。従って本発明の装置を光ＣＶＤ法
や光エツチング法に適用すれば、大面積基板に均一性よ
く処理を行うことができる。
がらせん運動をするため、放電用ガス圧力を低くできる
。この結果、放電灯による光源と比較して、よシ短波長
の光を得ることができ、その発光強度も強くできる。さ
らに放電灯を多数配置しなくとも容易に大面積に均一な
照射強度が得られる。従って本発明の装置を光ＣＶＤ法
や光エツチング法に適用すれば、大面積基板に均一性よ
く処理を行うことができる。
特に高強度の短波長光が得られるため、反応ガス中に水
銀蒸気を混合して反応させる水銀増感法を採用する必要
がなく、また光エツチング法においても、反応ガスとし
て塩素などのハロダンガスを用いる必要がない。このた
め水銀やハロゲンなどの有害物質を取扱わガくてすみ、
膜中への水銀の混入もなく、公害問題や危険性の問題が
解決され、また膜質劣化もない。
銀蒸気を混合して反応させる水銀増感法を採用する必要
がなく、また光エツチング法においても、反応ガスとし
て塩素などのハロダンガスを用いる必要がない。このた
め水銀やハロゲンなどの有害物質を取扱わガくてすみ、
膜中への水銀の混入もなく、公害問題や危険性の問題が
解決され、また膜質劣化もない。
図は本発明の一実施例に係わる光ＣＶＤ装置を示す概略
構成図である。図中１は薄膜形成容器（反応室）で、こ
の容器１内には例えばガラス基板からなる試料２を載置
する試料台３が収容されている。試料台３の内部には上
記試料２を加熱するヒータ４が設けられている。また容
器１内にはガス供給部５から化合物ガスを含む原料ガス
が導入され、容器１内のガスは排気ポンノロによシ排気
されるものとなっている。
構成図である。図中１は薄膜形成容器（反応室）で、こ
の容器１内には例えばガラス基板からなる試料２を載置
する試料台３が収容されている。試料台３の内部には上
記試料２を加熱するヒータ４が設けられている。また容
器１内にはガス供給部５から化合物ガスを含む原料ガス
が導入され、容器１内のガスは排気ポンノロによシ排気
されるものとなっている。
一方、薄膜形成容器１の上部には、光源となる放電容器
７が設けられている。放電容器７内には、電子を放出す
る陰極８、この陰極８との間に電界を形成するための陽
極９があシ、放電容器７外周部には磁界を発生する手段
としてコイル１０が設けられている。磁界は容器内部に
電界と直交する方向に形成される。
７が設けられている。放電容器７内には、電子を放出す
る陰極８、この陰極８との間に電界を形成するための陽
極９があシ、放電容器７外周部には磁界を発生する手段
としてコイル１０が設けられている。磁界は容器内部に
電界と直交する方向に形成される。
また、放電容器７内には、放電用ガス供給部１１から放
電用ガスが導入され、放電容器７内の放電用ガスは、陰
極８から放出された電子が電界と磁界により、らせん運
動をしながら放電用ガスと衝突し、比較的低い圧力でプ
ラズマ１３が生成される。このプラズマ１３かも放射さ
れた光エネルギは光透過窓１４を通過して薄膜形成容器
１内に入射する。プラズマ１３は、低い圧力で生成され
ることからプラズマ中の電子温度が高くなシ、短波長の
真空紫外光が高い強度で入射されることになる。
電用ガスが導入され、放電容器７内の放電用ガスは、陰
極８から放出された電子が電界と磁界により、らせん運
動をしながら放電用ガスと衝突し、比較的低い圧力でプ
ラズマ１３が生成される。このプラズマ１３かも放射さ
れた光エネルギは光透過窓１４を通過して薄膜形成容器
１内に入射する。プラズマ１３は、低い圧力で生成され
ることからプラズマ中の電子温度が高くなシ、短波長の
真空紫外光が高い強度で入射されることになる。
このように構成された本装置での具体的な薄膜形成の例
として、アモルファスシリコン膜の形成について述べる
。まず、放電用ガスとしてキセノン（Ｘｓ）を供給部１
１よシ、放電容器７内へ圧力１０ ’ 〜１０−’ Ｔ
ｏｒｒ 、流量２０８ＣＣＭ で導入する。磁場コイル
１０によυ放電容器７内に磁束密度３ Ｑ ｇａｕｓｓ
の磁界を発生させ、陰極８（タングステンフィラメント
）に１５Ａ１陽極９に１００ｖを印加し、プラズマ１３
を生成する。キセノンのプラズマ１３から放射される短
波長紫外光は１４７ ｎｍ 、 １２９．５ ｎｍの真
空紫外領域が主である。またヒータ４で基板温度を２５
０℃に上昇させ、反応ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ，
）をガス供給部５よシ、形成容器１内へ流量５０ ＳＣ
ＣＭ、圧力Ｉ Ｔ’ｏｒｒで導入する。そこで上記波長
の真空紫外光をフッ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）製の真
空紫外透過窓１４を通して形成容器１内のガラス基板上
へ照射し、アモルファスシリコン膜の形成を行った。そ
の結果、ガラス基板上に３００Ｘ／７Ｍの堆積速度でア
モルファスシリコン膜が形成された。この膜の均一性は
良好で基板面積１００ ｃａ内で膜厚のばらつきは±５
％以下であった。
として、アモルファスシリコン膜の形成について述べる
。まず、放電用ガスとしてキセノン（Ｘｓ）を供給部１
１よシ、放電容器７内へ圧力１０ ’ 〜１０−’ Ｔ
ｏｒｒ 、流量２０８ＣＣＭ で導入する。磁場コイル
１０によυ放電容器７内に磁束密度３ Ｑ ｇａｕｓｓ
の磁界を発生させ、陰極８（タングステンフィラメント
）に１５Ａ１陽極９に１００ｖを印加し、プラズマ１３
を生成する。キセノンのプラズマ１３から放射される短
波長紫外光は１４７ ｎｍ 、 １２９．５ ｎｍの真
空紫外領域が主である。またヒータ４で基板温度を２５
０℃に上昇させ、反応ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ，
）をガス供給部５よシ、形成容器１内へ流量５０ ＳＣ
ＣＭ、圧力Ｉ Ｔ’ｏｒｒで導入する。そこで上記波長
の真空紫外光をフッ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）製の真
空紫外透過窓１４を通して形成容器１内のガラス基板上
へ照射し、アモルファスシリコン膜の形成を行った。そ
の結果、ガラス基板上に３００Ｘ／７Ｍの堆積速度でア
モルファスシリコン膜が形成された。この膜の均一性は
良好で基板面積１００ ｃａ内で膜厚のばらつきは±５
％以下であった。
このように本装置によれば、光ＣＶＤ法によって基板上
に均一に大きい速度で、かつＳｉＨ４ガスに水銀を混合
させることなく、アモルファスシリコン膜を形成するこ
とができる。また本実施例では、陰極に熱電子を放出す
るタングステンフィラメント、磁界発生手段に電磁石を
用いているが、陰極に円筒状ホローカソード、磁界を発
生する手段として永久磁石を用いても同様な結果が得ら
れた。
に均一に大きい速度で、かつＳｉＨ４ガスに水銀を混合
させることなく、アモルファスシリコン膜を形成するこ
とができる。また本実施例では、陰極に熱電子を放出す
るタングステンフィラメント、磁界発生手段に電磁石を
用いているが、陰極に円筒状ホローカソード、磁界を発
生する手段として永久磁石を用いても同様な結果が得ら
れた。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。例えば放電ガスはキセノンに限るもので
はなく、クリプトン、アルゴンなどの希ガスや水素、重
水素、窒素、酸素などの分子ガスさらには水銀などの金
属蒸気であってもよい。薄膜形成用の化合物ガスとして
は、上記実施例ではモノ７ラン（Ｓｉｎ、）を用いたが
、高次７ラン（例えばジシラン（ＳｉＨ６）など）やメ
チルシラン系ガス（例えばテトラメチルシラン（ｓｔ（
ｃＨｓ）＋ ）など）でもよく、さらに真空紫外光で反
応を起すガスであればよい。
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。例えば放電ガスはキセノンに限るもので
はなく、クリプトン、アルゴンなどの希ガスや水素、重
水素、窒素、酸素などの分子ガスさらには水銀などの金
属蒸気であってもよい。薄膜形成用の化合物ガスとして
は、上記実施例ではモノ７ラン（Ｓｉｎ、）を用いたが
、高次７ラン（例えばジシラン（ＳｉＨ６）など）やメ
チルシラン系ガス（例えばテトラメチルシラン（ｓｔ（
ｃＨｓ）＋ ）など）でもよく、さらに真空紫外光で反
応を起すガスであればよい。
また磁界発生手段として永久磁石を用いる場合、これを
放電容器内に設けることもできる。
放電容器内に設けることもできる。
また実施例では光ＣＶＤ法による薄膜形成について説明
したが、本発明は光エッチングに適用することも可能で
ある。例えば、ｓｉウェハ上の熱酸化ｓｉｏ、上に成長
させたリン添加Ｐｏ１ｙ−８１に、Ｆ、Ｃ１を含むガス
（例えばフレオンなど）中で図に示した光源からの放射
光を照射した結果、エツチング速度０．２μ〜−、エツ
チングの均一性はウェハ面積１００ｉ内でのばらつき±
５％以下という値が得られた。
したが、本発明は光エッチングに適用することも可能で
ある。例えば、ｓｉウェハ上の熱酸化ｓｉｏ、上に成長
させたリン添加Ｐｏ１ｙ−８１に、Ｆ、Ｃ１を含むガス
（例えばフレオンなど）中で図に示した光源からの放射
光を照射した結果、エツチング速度０．２μ〜−、エツ
チングの均一性はウェハ面積１００ｉ内でのばらつき±
５％以下という値が得られた。
図は、本発明の一実施例に係わる光ＣＶＤ装置を示す概
略構成図である。 ｌ・・・薄膜形成容器（反応室）、２・・・試料、３・
・・試料台、４・・・ヒータ、５・・・ガス供給部、６
・・・排気ポンプ、７・・・放電容器、８・・・電子を
放出する陰極、９・・・陽極、１ｏ・・・コイル（磁界
発生手段）、１１・・・放電ガス供給部、１２・・・排
気ボン！、１３・・・プラズマ、１４山紫外光透過窓。
略構成図である。 ｌ・・・薄膜形成容器（反応室）、２・・・試料、３・
・・試料台、４・・・ヒータ、５・・・ガス供給部、６
・・・排気ポンプ、７・・・放電容器、８・・・電子を
放出する陰極、９・・・陽極、１ｏ・・・コイル（磁界
発生手段）、１１・・・放電ガス供給部、１２・・・排
気ボン！、１３・・・プラズマ、１４山紫外光透過窓。
Claims (3)
- （１）試料が収容され化合物ガスが導入される反応室と
、この反応室内に光エネルギを入射する光源とを備え、
前記化合物ガスを光励起分解して前記試料の表面処理を
行う光励起反応装置において、前記光源として、電子を
放出する陰極とこの陰極との間に電界を形成する陽極を
有する放電容器、およびこの放電容器内に前記電界と直
交する磁界を印加する手段を備えた放電励起光源を用い
たことを特徴とする光励起反応装置。 - （２）前記試料の表面処理は、前記化合物ガスの分解生
成物による薄膜形成である特許請求の範囲第１項記載の
光励起反応装置。 - （３）前記試料の表面処理は、前記化合物ガスの分解生
成物による表面エツチングである特許請求の範囲第１項
記載の光励起反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3594384A JPS60182127A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光励起反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3594384A JPS60182127A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光励起反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182127A true JPS60182127A (ja) | 1985-09-17 |
Family
ID=12456079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3594384A Pending JPS60182127A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光励起反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60182127A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138973A (en) * | 1987-07-16 | 1992-08-18 | Texas Instruments Incorporated | Wafer processing apparatus having independently controllable energy sources |
| WO1995018460A1 (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thin film formation method |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP3594384A patent/JPS60182127A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138973A (en) * | 1987-07-16 | 1992-08-18 | Texas Instruments Incorporated | Wafer processing apparatus having independently controllable energy sources |
| WO1995018460A1 (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thin film formation method |
| US6224950B1 (en) | 1993-12-27 | 2001-05-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for formation of thin film |
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